《材料物理学》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号:13103102
课程类别:专业核心课程
适应专业:材料物理
课程总的教学时数:64学时
课程总学分:3 学分
课程简介:
材料物理是介于物理学与材料学之间的一门边缘学科,它旨在利用物理学中的一些学科的成果来阐明材料中的种种规律和转变过程。本课程试图从物理学的角度来说明物质的微观结构、组织形貌、原子电子运动状况以及它们与材料性能和成分之间的关系, 即突出了物理学的主干,从物理学的一些基本概念、基本原理、基本定律出发, 并建立相应的物理模型, 阐述材料本身的结构、性质和它们在各种外界条件下发生的变化及其变化规律。本书课程内容丰富、涉及面广、实用性强。主要介绍金属结构理论;缺陷物理;材料强化;导电物理基础;材料的介电行为;铁电物理;磁性物理;材料的相变;非晶态物理;低维材料结构。
授课教材:《材料物理》王国梅、万发荣主编,武汉理工大学出版社,2004
参考书目:
[1]《材料物理学概论》,李言荣、恽正中主编,清华大学出版社,2001年。
[2]《材料物理导论》,熊兆贤主编,科学出版社,2002年。
[3]《材料物理导论》,徐毓龙主编,电子科技大学出版社,1995年。
二、课程教育目标
材料物理学是材料学中一门重要的基础课程,通过这门课程的教学,达到以下目标:(1)要求学生能够掌握典型固体材料的结构、物理现象、性质、形成机制和应用,了解材料的制备技术和发展状况;
(2)要求学生能够掌握材料物理的基本概念,基本理论和方法技术。
三、教学内容与要求
第一章概论2学时
第二章材料结构理论
教学重点:晶体学中的一些基本概念和初步计算方法
教学难点:材料结构的实验表征方法
教学时数:6学时
教学内容:概述,原子结合与结合键,晶体结构与晶体学,准晶、非晶和液晶,材料结构的实验研究
教学方式:课堂讲授
教学要求:
(1)了解材料中原子的结合方式:离子键、共价键、极化键、金属键。
(2)掌握晶体学中的一些基本概念和初步计算方法。
(3)了解准晶、非晶、液晶的概念。
(4)熟悉材料结构的实验表征方法。
第三章缺陷物理
教学重点:点缺陷的概念、分类及其对材料物理性能的影响
教学难点:面缺陷
教学时数:6学时
教学内容:缺陷物理概述,点缺陷,原子扩散理论,离子晶体中的点缺陷及其导电性,位错,面缺陷
教学方式:课堂讲授
教学要求:
(1)掌握点缺陷的概念、分类及其对材料物理性能的影响。
(2)了解材料中原子的扩散现象和扩散机制。
(3)了解离子晶体中的点缺陷及其导电性。
(4)掌握位错概念及其对晶体性质的影响。
(5)了解面缺陷和晶界能。
第五章导电物理
教学重点:金属材料和半导体材料的导电机制,能带理论
教学难点:半导体的物理效应
教学时数:8学时
教学内容:导电物理概述,材料的导电性能,半导体与p-n结,半导体的物理效应,半导体陶瓷的缺陷化学理论基础,能带理论的应用
教学方式:课堂讲授
教学要求:
(1)掌握金属材料和半导体材料的导电机制。
(2)了解材料的导电性能与材料的结构的关系。
(3)了解一些功能材料如p-n结和晶体管。
(4)了解材料中光电的相互联系及其应用。
第六章电介质物理
教学重点:电介质理论,电介质的极化响应及行为,电介质的电荷转移、电导、损耗及击穿等特性
教学难点:静电场中的电介质行为
教学时数:10学时
教学内容:电介质概述,静电场中的电介质行为,变动电场中的电介质行为及损耗,极化驰豫,动态介电系数,固体电介质的电导与击穿
教学方式:课堂讲授
教学要求:
(1)掌握电介质的极化响应及行为。
(2)掌握电介质的电荷转移、电导、损耗及击穿等特性。
(3)了解电介质的概念、分类及四大基本常数。
(4)掌握电介质理论。
第七章铁电物理
教学重点:铁电物理学的一些基本概念,铁电体的电畴和电滞回线
教学难点:铁电体的电畴和电滞回线
教学时数:8学时
教学内容:铁电物理的一般性质,铁电体的电畴和电滞回线,铁电相变与晶体的结构变化,铁电体物理效应,铁电物理效应的实验研究
教学方式:课堂讲授
教学要求:
(1)掌握铁电物理学的一些基本概念。
(2)了解自发极化产生的机制、铁电相变与晶体结构的变化。
(3)了解极化状态在各种外界条件下的变化,即各种物理效应:介电响应、压电、热释电、电致伸缩、光学效应等。
(4)掌握铁电体的电畴和电滞回线。
第八章磁性物理
教学重点:物质磁性的来源、原子磁矩的计算和材料中原子磁矩的计算规则,磁性分类、顺磁性和抗磁性概念及居里-外斯定理
教学难点:磁畴与磁畴结构
教学时数:10学时
教学内容:磁性物理概述,原子和离子固有的磁矩,物质的抗磁性和顺磁性,铁磁性的分子场理论,亚铁磁性的分子场理论,铁磁体中的磁晶各向异性、磁致伸缩,磁
畴与磁畴结构
教学方式:课堂讲授
教学要求:
(1)掌握物质磁性的来源、原子磁矩的计算和材料中原子磁矩的计算规则。
(2)掌握磁性分类、顺磁性和抗磁性概念及居里-外斯定理。
(3)了解铁磁性的分子场理论和亚铁磁性的超交换理论。
(4)了解铁磁性物质内部的能量和磁畴的形成。
第九章材料的相变
教学重点:相变的基本类型,有序-无序相变,朗道相变理论
教学难点:朗道相变理论
教学时数:6学时
教学内容:概述,相变的基本类型,马氏体相变,有序无序相变,朗道相变理论概要,相变微观理论简介,相变的实验研究
教学方式:课堂讲授
教学要求:
(1)掌握相变的基本类型和划分的依据
(2)了解马氏体相变和朗道相变理论
(3)了解相变微观理论。
第十章非晶态物理基础
教学重点:非晶态固体的结构,非晶态半导体
教学难点:非晶态半导体
教学时数:4学时
教学内容:概述,非晶态固体的结构,非晶态固体结构模型,非晶态固体的形成,非晶态半导体
教学方式:课堂讲授
教学要求:
(1)掌握非晶态固体的结构特点以及非晶态半导体的电子态和能带模型
(2)知道非晶态固体的形成
(3)了解非晶态半导体的电导
第十二章低微材料结构
教学重点:薄膜的结构和缺陷,薄膜的表面和界面
教学难点:界面结构和界面特性、电接触
教学时数:4学时
教学内容:薄膜的形成,薄膜的结构和缺陷,薄膜的表面和界面,薄膜的尺寸效应薄膜和基片的附着
教学方式:课堂讲授
教学要求:
(1)掌握薄膜形成的理论基础,掌握薄膜的尺寸效应
(2)知道附着机理和附着的基本概念
(3)了解薄膜的内应力
四、作业
该课程原则上每次课都布置作业,除了教材中的习题,也可以补充一些典型习题。
五、考核方式与成绩评定
考核方式:考试。
成绩评定:总评成绩= 平时成绩(30%)+期末考试(70%),其中平时成绩是平时作业与出勤情况,视具体情况而定。
执笔人:
责任人:
2013年8月
材料科学基础Ι课程教学大纲 一、课程说明 (一)课程名称、所属专业、课程性质、学分; 课程名称:材料科学基础 所属专业:材料物理,材料化学 课程性质:专业基础课 学分:8 (二)课程简介、目标与任务; 课程简介: 本课程是材料学科本科生的一门专业基础课。它的主要任务是使学生对材料的生产、科研、应用以及它的过去、现在和未来有初步了解,以及对材料科学与工程有一个较全面而又概括的了解同时,使学生掌握较完整全面的材料科学基础知识。本课程的覆盖面较宽,要介绍工程材料的结构与性能,生产制备,科研和应用的概况,材料的发展历史,目前状况和发展趋势。各章节除介绍有关材料的基本知识外,尽可能反映该领域的新成果、新发展及其在新技术中的应用。用必要的例子生动地描述出该领域的基本情况、动态和趋势。从这个意义上说,它不是一门传统的导论课,而是学生掌握材料科学基础知识的基础课。它让学生了解这一领域的基础、现状和前景。课程对材料研究的若干方法也做一些简介。 目标与任务: 通过本课程教学,使学生对材料科学基础知识以及材料的生产过程有一个较全面、较概括的了解;对当前材料科学研究的前沿有初步了解;培养学生对材料科学的兴趣。初步掌握各类工程材料的基本概念,包括组织结构、性能、生产过程和应用等;初步了解材料科学的研究前沿以及我校材料学科的科研工作简况。 (三)先修课程要求,与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接; 本课程是材料专业的专业基础课,本课程的学习需要学生具备高等数学、大学物理、大学化学作基础,同时又是材料专业的专业课(如金属材料学、陶瓷材料学、高分子材料、功能材料等)的基础。 (四)教材与主要参考书。 1. W.D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering: An Introduction,6th edition, John Wiley and Sons, Inc., New York,2003.
这有答案,大家尽量出有答案的题材料物理性能 习题与解答 吴其胜 盐城工学院材料工程学院 2007,3
目录 1 材料的力学性能 (2) 2 材料的热学性能 (12) 3 材料的光学性能 (17) 4 材料的电导性能 (20) 5 材料的磁学性能 (29) 6 材料的功能转换性能 (37)
1材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力,若直径拉细至 2.4mm ,且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变,并比较讨论这些计算结果。 解:根据题意可得下表 由计算结果可知:真应力大于名义应力,真应变小于名义应变。 1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ,受到应力为1000N 拉力,其杨氏模量为3.5×109 N/m 2,能伸长多少厘米? 解: 拉伸前后圆杆相关参数表 ) (0114.010 5.310101401000940000cm E A l F l E l l =?????=??= ?=?=?-σ ε0816.04.25 .2ln ln ln 2 2 001====A A l l T ε真应变) (91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .0100=-=?=A A l l ε名义应变) (99510 524.44500 6 MPa A F T =?= = -σ真应力
1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35,计算其剪切模量和体积模量。 解:根据 可知: 1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。 证: 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔,再估算其上限和下限弹性模量。 解:令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时,将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得,其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图,并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解:Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程: V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程: )21(3)1(2μμ-=+=B G E ) (130)(103.1)35.01(210 5.3) 1(28 8 MPa Pa E G ≈?=+?= += μ剪切模量) (390)(109.3) 7.01(310 5.3) 21(38 8 MPa Pa E B ≈?=-?= -=μ体积模量. ,. ,112 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 S W VS d V ld A Fdl W W S W V Fdl V l dl A F d S l l l l l l ∝=== = ∝= = = =??? ? ? ?亦即做功或者:亦即面积εε εε εε εσεσεσ) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量 ) (1.323)84 05.038095.0()(11 2211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量 ). 1()()(0)0() 1)(()1()(1 //0 ----= = ∞=-∞=-= e e e E t t t στεσεεεσετ τ ;;则有:其蠕变曲线方程为:. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ ==∞==则有::其应力松弛曲线方程为
《物理化学》课程教学大纲 参考书:天津大学主编,《物理化学》高等教育出版社,2010年5月第五版 王岩主编,《物理化学学指导》,大连海事大学出版社,2006年6月 于春玲主编,《物理化学解题指导》。大连理工大学出版社,2011年11月 开课单位:轻工与化学工程学院基础化学教学中心 简介: 物理化学课程是化工类专业重要理论基础课,其内容主要包括:化学热力学、统计热力学、化学动力学三大部分。其先行课要求学生学习高等数学、大学物理、无机化学、分析化学、有机化学。 物理化学是从化学变化和物理变化联系入手,采用数学的手段研究化学变化的规律的一门科学。研究方法多采取理想化方法,集抽象思维和形象思维,其实验是采用物理实验的方法。 化学热力学采用经典的热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律,从宏观上研究化学变化过程的规律,通过理论计算来判断化学反应的方向和限度(化学平的衡位置)、以及平衡状态时系统的相变化、界面变化、电化学变化、胶体化学变化的规律,同时,研究影响这些变化规律的因素(如:温度、压力、浓度、组成等等)。 统计热力学则从微观上,用统计学的方法,研究化学反应的变化规律。试图通过理论的计算热力学的状态函数。 化学动力学研究化学反应的速率和机理,以及影响化学反应速率的条件(如:温度、压力、浓度、组成、催化剂等等)。通过化学反应的条件控制化学反应的进行,通过化学反应机理的研究,确定化学反应的速率方程。 第一章气体的pVT性质 考核内容: 一、理想气体的状态方程 二、理想气体混合物 三、气体的液化及临界参数 四、真实气体状态方程 五.对应状态原理及普遍化压缩因子图 第二章热力学第一定律 考核内容: 一、热力学基本概念 二、热力学第一定律 三、恒容热、恒压热,焓 四、热容,恒容变温过程、恒压变温过程1.热容
《材料性能学》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程编码: 课程类别:必修课 适用专业:材料化学 总学时:48 学分:3 课程简介:本课程是材料化学专业主干课程之一,属专业基础课。本课程主要内容为材料物理性能,以材料通用性物理性能及共同性的内容为主。通过本课程的教学,使学生获得关于材料物理性能包括材料力学性能(受力形变、断裂与强度)、热学、光学、导电、磁学等性能及其发展和应用,重点掌握各种重要性能的原理及微观机制,性能的测定方法以及控制和改善性能的措施,各种材料结构与性能的关系,各性能之间的相互制约与变化规律。 授课教材:《材料物理性能》,吴其胜、蔡安兰、杨亚群,华东理工大学出版社,2006,10。 2、参考书目: 1.《材料性能学》,北京工业大学出版社,王从曾,2007. 1 2.《材料的物理性能》,哈尔滨工业大学出版社,邱成军等,2009.1 二、课程教育目标 通过学习材料的各种物理性能,使学生掌握以下内容:各种材料性能的各类本征参数的物理意义和单位以及这些参数在解决实际问题中所处的地位;弄清各材料性能和材料的组成、结构和构造之间的关系;掌握这些性能参数的物质规律,从而为判断材料优劣、正确选择和使用材料、改变材料性能、探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础;为全面掌握材料的结构,对材料的原料和工艺也应有所认识,以取得分析性能的正确依据。 三、教学内容与要求 第一章:材料的力学性能 重点与难点: 重点:应力、应变、弹性变形行为、Griffith微裂纹理论,应力场强度因子和平面应变断裂韧性,提高无机材料强度改进材料韧性的途径。 难点:位错运动理论、应力场强度因子和平面应变断裂韧性。
《金属材料学》课程教学大纲 以下是为大家整理的《金属材料学》课程教学大纲的相关范文,本文关键词为金属材料学,课程,教学大纲,,您可以从右上方搜索框检索更多相关文章,如果您觉得有用,请继续关注我们并推荐给您的好友,您可以在教师教学中查看更多范文。 《金属材料学》课程教学大纲 一、课程说明 (一)课程名称:金属材料学所属专业:材料物理专业课程性质:专业基础课学分:3 (二)课程简介:《金属材料学》是一门综合性和应用性较强的专业必修课。根据材料物理专业先修课程和教学内容,本课程包括金属学和金属材料两大部分,其中金属学的内容作为《材料科学基础》课程的补充和深入,金属材料部分在《材料科学基础》、《材料力学性能》等课程的基础上,系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。课程的学习,使学生系
统掌握有关金属材料学方面的知识,培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。 目标与任务;通过本课程的学习主要掌握:1.金属材料的成份、组织结构及性能三者间的关系,金属的基本理论和知识。2.合金元素在钢中的作用、原理和规律;3.钢的热处理原理以及其与合金化的配合;4.掌握各类铸铁的成分组织和性能特点;5.常用有色金属及其合金的成分、性能和热处理特点. (三)先修课程:《材料科学基础》、《材料力学性能》等。 (四)教材与主要参考书。 教材:《金属学与热处理》第二版,崔忠圻主编,哈尔滨工业大学出版社。参考书: 《金属材料学》第二版,吴承建陈国良强文江等编著,冶金工业出版社。《金属材料学》第二版,戴起勋主编程晓农主审,化学工业出版社。《材料科学基础》,胡赓祥、蔡荀主编,上海交通大学出版《材料科学基础》,潘金生等编,清华大学出版社 二、课程内容与安排绪论 (一)讲授,2学时(二)内容及基本要求1.金属材料的发展概况。 2.了解金属材料在国民经济中的地位与作用。 3.本课程的性质、
无机材料物理性能试题及答案
无机材料物理性能试题及答案 一、填空题(每题2分,共36分) 1、电子电导时,载流子的主要散射机构有中性杂质的散射、位错散射、电离杂质的散射、晶格振动的散射。 2、无机材料的热容与材料结构的关系不大,CaO和SiO2的混合物与CaSiO3 的 热容-温度曲线基本一致。 3、离子晶体中的电导主要为离子电导。可以分为两类:固有离子电导(本征 电导)和杂质电导。在高温下本征电导特别显著,在低温下杂质电导最为显著。 4、固体材料质点间结合力越强,热膨胀系数越小。 5、电流吸收现象主要发生在离子电导为主的陶瓷材料中。电子电导为主的陶瓷材料,因 电子迁移率很高,所以不存在空间电荷和吸收电流现象。 6、导电材料中载流子是离子、电子和空位。 7. 电子电导具有霍尔效应,离子电导具有电解效应,从而可以通过这两种效应检查材料 中载流子的类型。 8. 非晶体的导热率(不考虑光子导热的贡献)在所有温度下都比晶体的 小。在高温下,二者的导热率比较接近。 9. 固体材料的热膨胀的本质为:点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增 大。 10. 电导率的一般表达式为 ∑ = ∑ = i i i i i q nμ σ σ 。其各参数n i、q i和μi的含义分别 是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。 11. 晶体结构愈复杂,晶格振动的非线性程度愈大。格波受到的 散射大,因此声子的平均自由程小,热导率低。 12、波矢和频率之间的关系为色散关系。 13、对于热射线高度透明的材料,它们的光子传导效应较大,但是在有微小气孔存在时,由于气孔与固体间折射率有很大的差异,使这些微气孔形成了散射中心,导致透明度强烈降低。 14、大多数烧结陶瓷材料的光子传导率要比单晶和玻璃小1~3数量级,其原因是前者有微量的气孔存在,从而显著地降低射线的传播,导致光子自由程显著减小。 15、当光照射到光滑材料表面时,发生镜面反射;当光照射到粗糙的材料表面时,发生漫反射。 16、作为乳浊剂必须满足:具有与基体显著不同的折射率,能够形成小颗粒。 用高反射率,厚釉层和高的散射系数,可以得到良好的乳浊效果。 17、材料的折射随着入射光的频率的减少(或波长的增加)而减少的性质,称为折射率的色散。
半导体材料课程教学大纲 一、课程说明 (一)课程名称:半导体材料 所属专业:微电子科学与工程 课程性质:专业限选 学分: 3 (二)课程简介:本课程重点介绍第一代和第二代半导体材料硅、锗、砷化镓等的制备基本原理、制备工艺和材料特性,介绍第三代半导体材料氮化镓、碳化硅及其他半导体材料的性质及制备方法。 目标与任务:使学生掌握主要半导体材料的性质以及制备方法,了解半导体材料最新发展情况、为将来从事半导体材料科学、半导体器件制备等打下基础。 (三)先修课程要求:《固体物理学》、《半导体物理学》、《热力学统计物理》; 本课程中介绍半导体材料性质方面需要《固体物理学》、《半导体物理学》中晶体结构、能带理论等章节作为基础。同时介绍材料生长方面知识时需要《热力学统计物理》中关于自由能等方面的知识。 (四)教材:杨树人《半导体材料》 主要参考书:褚君浩、张玉龙《半导体材料技术》 陆大成《金属有机化合物气相外延基础及应用》 二、课程内容与安排 第一章半导体材料概述 第一节半导体材料发展历程 第二节半导体材料分类 第三节半导体材料制备方法综述 第二章硅和锗的制备 第一节硅和锗的物理化学性质 第二节高纯硅的制备 第三节锗的富集与提纯
第三章区熔提纯 第一节分凝现象与分凝系数 第二节区熔原理 第三节锗的区熔提纯 第四章晶体生长 第一节晶体生长理论基础 第二节熔体的晶体生长 第三节硅、锗单晶生长 第五章硅、锗晶体中的杂质和缺陷 第一节硅、锗晶体中杂质的性质 第二节硅、锗晶体的掺杂 第三节硅、锗单晶的位错 第四节硅单晶中的微缺陷 第六章硅外延生长 第一节硅的气相外延生长 第二节硅外延生长的缺陷及电阻率控制 第三节硅的异质外延 第七章化合物半导体的外延生长 第一节气相外延生长(VPE) 第二节金属有机物化学气相外延生长(MOCVD) 第三节分子束外延生长(MBE) 第四节其他外延生长技术 第八章化合物半导体材料(一):第二代半导体材料 第一节 GaAs、InP等III-V族化合物半导体材料的特性第二节 GaAs单晶的制备及应用 第三节 GaAs单晶中杂质控制及掺杂 第四节 InP、GaP等的制备及应用 第九章化合物半导体材料(二):第三代半导体材料 第一节氮化物半导体材料特性及应用 第二节氮化物半导体材料的外延生长 第三节碳化硅材料的特性及应用 第十章其他半导体材料
“材料性能学”课程教学大纲 武汉大学物理科学与技术学院 ========================================== 一、课程英文名称:An Introduction to Materials Properties 二、适用专业:材料科学与技术试验班,材料物理等本科专业学生 三、课程性质:指定选修 四、总学时(学分):54学时(3学分); 五、授课方式: 1、课堂授课(为主); 2、实验(电镜断口观察)、 3、课堂讨论(每一位学生选择一个专题,写一篇综述论文,并且在课堂上讲解 和讨论,与作业一起作为平时成绩,平时成绩占总成绩的50%。) 六、使用教材: 《材料性能学》王从曾主编,刘会亭主审,北京工业大学出版社,2001年。 七、参考书目 1、《工程材料力学性能》刘瑞堂、刘文博、刘锦云编,哈尔滨工业大学出版社, 2001年。 2、《材料物理性能》田莳编著,北京航空航天大学出版社,2001年。 3、《材料物理导论》熊兆贤编著,科学出版社,2001年。
八、课程主要内容简介: 《材料性能学》是一门专业指定选修课。该课程涉及知识面宽,信息量大,基础性强。主要讲授材料各种性能的基本概念、物理(化学)本质、影响材料性能的因素及性能指标的测试原理与工程应用等。材料性能涉及到材料科学和工程两部分内容。性能的物理本质部分告诉我们“为什么”,工艺一结构、性能及其测试分析技术告诉我们“如何做”,其载体和桥梁就是具体的材料。学习过程中把这两部分有机地结合起来,有利于学生掌握材料各种性能研究领域的整体,促进积极思维和创造精神。 主要内容包括:1)材料的力学性能:材料在静载条件下的力学性能、冲击韧性、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能,以及高温力学性能等;2)材料的物理性能:材料的热学性能、磁学性能、电学性能、光学性能、压电及铁电性能等;3)材料的腐蚀及老化性能等。 九、教学目的与要求: 本课程是“材料科学与工程”一级学科的专业课程之一。目的在于使学生了解材料常见力学性能和物理性能的本质及其变化规律;初步熟悉有关力学性能和物理性能的测试方法和在材料科学研究中的运用;掌握材料韧性、脆性、疲劳性能、热性、电性、磁性、弹性、内耗等的本质、基本变化规律、以及与组织结构的关系;掌握测试的基本原理和分析方法;了解在材料研究及实际工业生产中的运用。
《材料物理》课程教学大纲 一、课程名称(中英文) 中文名称:材料物理 英文名称:Physics of Materials 二、课程代码及性质 课程代码:0801142 课程性质:专业基础课、专业必修课 三、学时与学分 总学时:40(理论学时:40学时;实践学时:0学时) 学分:2.5 四、先修课程 大学物理、材料科学基础 五、授课对象 本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业学生开设。 六、课程教学目的(对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用) 本课程的教学目的: 1、掌握材料物理(能带论、晶格振动、材料磁性)的基本理论,具备解决和分析问题的能力; 2、掌握功能材料的物理(电学、热学、磁学、光学)现象与本质规律,培养学生开发新型功能材料的能力; 3、了解功能材料的发展趋势和动态,培养学生学习新知识的能力。
七、教学重点与难点: 教学重点: 影响材料物理性质的基本理论。晶体结合、能带论、晶格振动与热学性质、
材料的磁性 教学难点: 能带论、材料的磁性、材料的介电性、超导电性 八、教学方法与手段: 教学方法: (1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成; (2)从材料的物理性质及物理现象为引导、探讨产生光、电、磁的材料物理本质,掌握重要的理论。。 教学手段: (1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观; (2)强调研究思路的创新过程,注重理论与实践相结合。每一个基本理论学习介绍后再增加介绍其带来新功能材料与器件的研究突破,引导学生的学习兴趣。 九、教学内容与学时安排 (1)总体安排 教学内容与学时的总体安排,如表2所示。 (2)具体内容 各章节的具体内容如下: 绪论(2h) 第一章晶体结构(4h) 1.1 晶格的周期性 1.2晶格的对称性 1.3 倒格子 1.4 准晶 第二章晶体结合 (4h) 2.1晶体结合的普遍描述 2.2 晶体结合的基本类型及特性
名词解释 1.应变:用来描述物体内部各质点之间的相对位移。 2.弹性模量:表征材料抵抗变形的能力。 3.剪切应变:物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角变化。 4.滑移:晶体受力时,晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动,就叫滑移. 5.屈服应力:当外力超过物理弹性极限,达到某一点后,在外力几乎不增加的情况下,变形骤然加快,此点为屈服点,达到屈服点的应力叫屈服应力。 6.塑性:使固体产生变形的力,在超过该固体的屈服应力后,出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸,即非可逆性。 7.塑性形变:在超过材料的屈服应力作用下,产生变形,外力移去后不能恢复的形变。 8.粘弹性:一些非晶体和多晶体在比较小的应力时,可以同时变现出弹性和粘性,称为粘弹性. 9.滞弹性:弹性行为与时间有关,表征材料的形变在应力移去后能够恢复但不能立即恢复的能力。 10.弛豫:施加恒定应变,则应力将随时间而减小,弹性模量也随时间而降低。 11.蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力,其应变随时间而增加,弹性模量也随时间而减小。 12.应力场强度因子:反映裂纹尖端弹性应力场强弱的物理量称为应力强度因子。它和裂纹尺寸、构件几何特征以及载荷有关。 13.断裂韧性:反映材料抗断性能的参数。 14.冲击韧性:指材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。 15.亚临界裂纹扩展:在低于材料断裂韧性的外加应力场强度作用下所发生的裂纹缓慢扩展称为亚临界裂纹扩展。 16.裂纹偏转增韧:在扩展裂纹剪短应力场中的增强体会导致裂纹发生偏转,从而干扰应力场,导致机体的应力强度降低,起到阻碍裂纹扩展的作用。 17.弥散增韧:在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细粉料达到增韧的效果,称为弥散增韧。 18.相变增韧:利用多晶多相陶瓷中某些相成份在不同温度的相变,从而达到增韧的效果,称为相变增韧。 19.热容:分子热运动的能量随着温度而变化的一个物理量,定义为物体温度升高1K所需要的能量。 20.比热容:将1g质量的物体温度升高1K所需要增加的热量,简称比热。 21.热膨胀:物体的体积或长度随温度升高而增大的现象。 热传导:当固体材料一端的温度笔另一端高时,热量会从热端自动地传向冷端。22.热导率:在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米,面积为1平方米的平行平面,若两个平面的温度相差1K,则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率。 23.热稳定性:指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力,又称为抗热震性。 24.抗热冲击断裂性:材料抵抗温度急剧变化时瞬时断裂的性能。 25.抗热冲击损伤性:材料抵抗热冲击循环作用下缓慢破坏的性能。 26.热应力:材料热膨胀或收缩引起的内应力。 27.声频支振动:振动的质点中包含频率甚低的格波时,质点彼此间的位相差不
物理化学教学大纲 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
《物理化学》教学大纲 开课单位:化学与生物工程学院化学教研室 学分:3 总学时:48H(理论教学48学时) 课程类别:必修考核方式:考试 基本面向:生物工程专业 一、本课程的性质、目的和任务 物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系人手,来探求化学变化的基本规律的一门科学。物理化学研究化学变化、相变化及其它有关的物理变化的基本原理,是材料学院和生物工程学院一门必修的基础课。 通过本课程的学习,学生应比较牢固地掌握物理化学基础知识和计算方法,同时还应得到一般科学方法的进一步训练,增长提出问题、分析问题和解决问题的能力。科学方法的训练应贯彻在课程教学的整个过程中,特别是要通过热力学和动力学的学习,使学生能学会结合具体条件应用理论解决实际问题的一般科学方法。 二、本课程的基本要求 1、启发学生对本课程的认识和学习热情,介绍本课程的主要内容和学习方 法。 2、理解热力学状态函数的性质和应用,理解热力学三大定律的叙述及数学 表达式。 3、理解溶液和相平衡原理及应用。 4、应用热力学定律,理解化学平衡的原理及应用。 5、理解电化学的基本原理及应用。
6、理解表面现象的性质及特点。 三、本课程与其它课程的关系 本课程属理论课、基础课性质,它的目的是为后继课程打好基础,化工原理》、《现代分析检测技术》、《生物化学》、《生化工程》、《生化分离工程》等将应用本课程的基础理论及知识。 四、本课程的理论教学内容 绪论 介绍物理化学的研究对象及主要内容,研究方法。结合实例说明物理化学理论学习的重要性,并激发学生学习物理化学的积极性。 第一章气体 熟练掌握理想气体的状态方程,了解理想气体的微观模型。 掌握道尔顿分压定律和阿马格分体积定律条件及其应用。 了解真实气体pVT行为对理想气体行为的偏差。 第二章热力学第一定律 理解下列热力学基本概念:环境和系统,状态函数,途径和过程,热和功,平衡状态。 理解并掌握热力学第一的叙述及数学表达式。明确热力学能、焓、标准生成焓、标准燃烧焓、标准反应焓、热容的定义并会应用。 掌握在物质的p.V.T变化、相变化及化学变化过程中计算热、功和各种状态函数变化值的方法。 第三章热力学第二定律
材料的性能与表征课程教学大纲 一、课程说明 (一)课程名称、所属专业、课程性质、学分; 课程名称:材料的性能与表征 所属专业:材料化学 课程性质:专业基础课 学分:2 (二)课程简介、目标与任务: 材料的物理性能是材料的重要性能之一。外接因素(温度、电场、磁场等)作用于材料,引起材料内部原子、分子、电子的微观运动状态的改变,在宏观上表现为一定的感应物理量,即呈现某一物理性能。具体地讲,最常见的材料物理性能有材料的电性能、介电性能、光学性能、热学性能、磁学性能以及弹性性能,每一种物理性能对应一定的物理基础。而材料的物理性能强烈依赖于物质不同层次的结构组成,同时也受环境因素的强烈影响。每一种材料物理性能都具有一定的分子和测试方法,而物理性能分析也是材料研究的重要手段。通过本课程的学习,对材料的电性能、介电性能、光学性能、热学性能、磁学性能以及弹性性能的物理本质和表征参量、影响因素、分析测试方法有较全面地认识,并了解物理性能分析在材料研究中的应用。 (三)先修课程要求,与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接: 先修课程:力学,热学,电磁学,普通物理(光学与原子物理),材料科学基础 (四)教材与主要参考书。 教材:刘勇,陈国钦编著. 材料物理性能. 北京:北京航空航天大学出版社, 2015.09 主要参考书: 吴雪梅主编;诸葛兰剑等编著. 材料物理性能与检测. 北京:科学出版社, 2012.01. 关振铎,龚江宏,唐子龙著. 无机材料物理性能第2版. 北京:清华大学出版社, 2011.06. 高智勇,隋解和,孟祥龙编著. 材料物理性能及其分析测试方法. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2015.11.
材料无机材料物理性能考试及答案
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无机材料物理性能试卷 一.填空(1×20=20分) 1.CsCl结构中,Cs+与Cl-分别构成____格子。 2.影响黏度的因素有____、____、____. 3.影响蠕变的因素有温度、____、____、____. 4.在____、____的情况下,室温时绝缘体转化为半导体。 5.一般材料的____远大于____。 6.裂纹尖端出高度的____导致了较大的裂纹扩展力。 7.多组分玻璃中的介质损耗主要包括三个部分:____、________、____。 8.介电常数显著变化是在____处。 9.裂纹有三种扩展方式:____、____、____。 10.电子电导的特征是具有____。 二.名词解释(4×4分=16分) 1.电解效应 2.热膨胀 3.塑性形变 4.磁畴 三.问答题(3×8分=24分) 1.简述晶体的结合类型和主要特征: 2.什么叫晶体的热缺陷?有几种类型?写出其浓度表达式?晶体中离子电导分为哪几类? 3.无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段,分析各阶段的特点。 4.下图为氧化铝单晶的热导率与温度的关系图,试解释图像先增后减的原因。 四,计算题(共20分) 1.求熔融石英的结合强度,设估计的表面能为1.75J/m2;Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm,弹性模量值从60 到75GPa。(10分) 2.康宁1273玻璃(硅酸铝玻璃)具有下列性能参数: =0.021J/(cm ·s ·℃);a=4.6×10-6℃-1;σp=7.0kg/mm2,
《物理化学》课程教学大纲 第一部分课程简介 【课程名称】:物理化学 【课程代码】: 【课程属性】:学科基础课 【授课对象】:(生科院食品和生物专业、药学院药学专业等,大学二年级)【学时/学分】:48/3 一、课程性质与教学目的 (一)课程性质 物理化学是学生在具备了必要的高等数学、普通物理、无机化学、分析化学等基础知识之后必修的理论基础课,是生科院食品和生物专业、药学院药学专业等等专业的一门主干基础理论课程,同时也是后继化学专业课程的基础。 (二)教学目的 通过本课程的学习使学生建立一个系统、完整的物理化学基本理论和方法的框架,掌握热力学、动力学、表面化学中的普遍规律和实验方法;在强化基础的同时,逐步培养学生的思维能力和创造能力。 二、课程基本内容 本课程有:热力学三大定律、多组分系统热力学、化学平衡、相平衡、化学动力学、表面现象、胶体分散系统。本课程重点在于化学基础理论、基本知识的教学,在阐述基本原理时应着重讲清整个问题的思路、介绍问题的提出背景和形成理论的思维方法,使学生学到有关知识的同时能学到探索问题的思路和方法,培养解决问题的能力;在基础层次上选择有代表性的科学研究成果和实际,着眼于前沿涉及的新思想和新方法。 三、先修课程及后续课程 (一)先修课程 高等数学、普通物理学、无机化学、分析化学和有机化学。 (二)后续课程 生物化学、食品化学、药物化学等。 第二部分教学总体安排 一、学时分配
二、教学重点与难点 (一)教学重点 1、掌握热力学基本概念、掌握Q、W、△U、△H、△S、△F和△G的计算;基尔霍夫定律。 2、理想溶液的通性;稀溶液的依数性。 3、化学反应热力学。 4、相律;单组份系统的相图。 5、简单级数反应、阿累尼乌斯公式。 6、表面张力、附加压力、溶液吸附。 7、胶体的电学性质;胶体的稳定性和聚沉。 (二)教学难点 1、Q、W、△U、△H、△S、△F和△G的计算,可逆过程和状态函数的概念。 2、化学势和偏摩尔量。 3、相律中的独立组分数的确定。 4、反应机理的探索。 5、表面张力。 三、教学材料 (一)推荐教材 物理化学核心教程,沈文霞,科学出版社,2009(第二版) (二)推荐参考书 1.物理化学,傅献彩,沈文霞,姚天杨,北京:高等教育出版社,2005(第五版) 2.物理化学,天津大学物理化学教研室,北京:高等教育出版社,1992(第三版) 3.物理化学简明教程,印永嘉,奚正楷,李天珍,北京:高等教育出版社,1992(三)推荐网站(包括课程网站、专业网站等)
《材料物理性能》教学大纲 教学内容: 绪论(1 学时) 《材料物理性能》课程的性质,任务和内容,以及在材料科学与工程技术中的作用. 基本要求: 了解本课程的学习内容,性质和作用. 第一章无机材料的受力形变(3 学时) 1. 应力,应变的基本概念 2. 塑性变形塑性变形的基本理论滑移 3. 高温蠕变高温蠕变的基本概念高温蠕 变的三种理论 第二章基本要求: 了解:应力,应变的基本概念,塑性变形的基本概念,高温蠕变的基本概念. 熟悉:掌握广义的虎克定律,塑性变形的微观机理,滑移的基本形态及与能量的关系.高温蠕变的原因及其基本理论. 重点: 滑移的基本形态,滑移面与材料性能的关系,高温蠕变的基本理论. 难点: 广义的虎克定律,塑性变形的基本理论. 第二章无机材料的脆性断裂与强度(6 学时) 1.理论结合强度理论结合强度的基本概念及其计算 2.实际结合强度实际结合强度的基本概念 3. 理论结合强度与实际结合强度的差别及产生的原因位错的基本概念,位错的运动裂纹的扩展及扩展的基本理论 4.Griffith 微裂纹理论 Griffith 微裂纹理论的基本概 念及基本理论,裂纹扩展的条件 基本要求: 了解:理论结合强度的基本概念及其计算;实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件熟悉:理论结合强度和实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件. 重点: 裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件难点: Griffith 微裂纹理论的 基本概念及基本理论 第三章无机材料的热学性能(7 学时) 1. 晶体的点阵振动一维单原子及双原子的振动的基本理论 2. 热容热容的基本概念热容的经验定律和经典理论热容的爱因斯坦模型热容的德拜模型 3.热膨胀热膨胀的基本概念热膨胀的基
金属材料物理专业实验课程教学大纲 一、课程说明 (一)课程名称、所属专业、课程性质、学分; 课程名称:金属材料物理专业实验 所属专业:金属材料 课程性质:专业实验课 学分:4 (二)课程简介、目标与任务; 课程简介:金属材料物理专业实验是专业实验教学部的重要组成部分,其前身是原物理系金属物理专业,始建于1956年,是我国第一批设置的金属物理专业,是与吉林大学、北京大学、南京大学、中山大学同期先后设置的专业,也是建国初期按照地理区域和行政区域划分的全国八大金属材料研究基地之一。主要培养有色金属、复合材料、粉末冶金、材料热处理、材料腐蚀与防护及表面等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面的人才。本专业实用性很强,研究成果可以直接应用到现实生产,所取得的进展和人民群众的日常生活密切相关,专业就业前景广阔。 目标和任务:从基础性的技能训练实验、综合性创新性实验和研究性科研训练等三个层次上进行实验内容、层层深入地培养与训练学生的综合实验素质及创新能力:精选基础性实验,建设并加强综合性实验和研究创新性实验。 (三)先修课程要求,与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接; 《金属物理学》《金属热处理》 (四)教材与主要参考书。 教材:自编中
参考书: 1.《金属热处理综合实验指导书》,王志刚、刘科高主编,高等学校“十二五”实验实训规 划教材,冶金工业出版社; 2.《金属材料及热处理实验教程》,周小平主编,华中科技大学出版社; 3.《金属热处理原理与工艺》,王顺兴主编,哈尔滨工业大学出版社; 4.《金属热处理工艺学》,夏立方主编,哈尔滨工业大学出版社 (五)主讲教师。 主讲:卓仁富,闫徳 教师梯队:王君,耿柏松,门学虎,吴志国 二、课程内容与安排 第一章金属热处理(退火、正火、淬火) (一)教学方法与学时分配 8学时,必做实验。先讲授,然后自己动手完成实验 (二)内容及基本要求 主要内容:热处理是一种很重要的金属加工工艺方法,热处理的主要目的是改善钢材性能,提高工件使用寿命。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度,经一定时间的保温,然后以某种速度冷却下来,通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化,主要是由于钢的内部组织发生了质的变化。采用不同的热处理工艺过程,将会使钢得到不同的组织结构,从而获得所需要的性能。 普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。热处理操作中,加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个关键工序,也称热处理三要素。正确选择这三种工艺参数,是热处理成功的基本保证。Fe-FeC相图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。 【重点掌握】:含碳量、加热温度、冷却速度等因素与碳钢热处理后组织及性能的关系。
无机材料物理性能考试试题及答案 一、填空(18) 1. 声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒。 2. 在外加电场E的作用下,一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E,该式表明当电偶极矩的取向与外电场同向时,能量为最低而反向时能量为最高。 3. TC为正的温度补偿材料具有敞旷结构,并且内部结构单位能发生较大的转动。 4. 钙钛矿型结构由 5 个简立方格子套购而成,它们分别是1个Ti 、1个Ca 和3个氧简立方格子 5. 弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。 6. 按照格里菲斯微裂纹理论,材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量,而是决定于裂纹的大小,即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 7. 制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。 8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动,或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量,达从而到强化的目的。 9. 复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大,产生很大的内应力,使坯体产生微裂纹。 10.裂纹有三种扩展方式:张开型、滑开型、撕开型 11. 格波:晶格中的所有原子以相同频率振动而形成的波,或某一个原子在平衡位置附近的振动是以波的形式在晶体中传播形成的波 二、名词解释(12) 自发极化:极化并非由外电场所引起,而是由极性晶体内部结构特点所引起,使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩,这种极化机制为自发极化。 断裂能:是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用,不仅取决于组分、结构,在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性能等。 电子的共有化运动:原子组成晶体后,由于电子壳层的交叠,电子不再完全局限在某一个原子上,可以由一个原子的某一电子壳层转移到相邻原子的相似壳层上去,因而电子可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。 平衡载流子和非平衡载流子:在一定温度下,半导体中由于热激发产生的载流子成为平衡载流子。由于施加外界条件(外加电压、光照),人为地增加载流子数目,比热平衡载流子数目多的载流子称为非平衡载流子。 三、简答题(13) 1. 玻璃是无序网络结构,不可能有滑移系统,呈脆性,但在高温时又能变形,为什么? 答:正是因为非长程有序,许多原子并不在势能曲线低谷;在高温下,有一些原子键比较弱,只需较小的应力就能使这些原子间的键断裂;原子跃迁附近的空隙位置,引起原子位移和重排。不需初始的屈服应力就能变形-----粘性流动。因此玻璃在高温时能变形。 2. 有关介质损耗描述的方法有哪些?其本质是否一致? 答:损耗角正切、损耗因子、损耗角正切倒数、损耗功率、等效电导率、复介电常数的复项。多种方法对材料来说都涉及同一现象。即实际电介质的电流位相滞后理想电介质的电流位相。因此它们的本质是一致的。 3. 简述提高陶瓷材料抗热冲击断裂性能的措施。 答:(1) 提高材料的强度 f,减小弹性模量E。(2) 提高材料的热导率c。(3) 减小材料的热膨胀系数a。(4) 减小表面热传递系数h。(5) 减小产品的有效厚度rm。
物理化学教学大纲 第二部分课程教育目标 1.通过物理化学的学习使学生掌握物理化学的基本内容、基本知识,更需注意方法的学习,努力去实践。这几个要点互相渗透,相辅相成,有正确的研究与学习方法,才能更好的掌握理论的基本内容与知识,并指导实践,学习中坚持理论与实践相结合,才能更深刻的理解与运用理论,并在解决实际问题中,掌握理论和方法,培养创新能力。 2.学会用数学、物理的原理解决热力学证明题的推演,逸度、活度的计算、在相图的应用,及在统计热力学中众多的计算。 3.本课程除了一般的科学研究方法,还有课程自身特有的理论方法:热力学方法、量子力学方法及统计热力学方法。 (1)热力学方法--------宏观的方法 热力学方法的主体是:归纳与演绎。热力学研究大量粒子组成的宏观系统。在热力学的三个经验定律的基础上,根据实验测出的物质的P、V、T性质和热数据(热容、相变焓、反应焓等)。借助数学原理(全微分)。通过归纳(由特殊到一般的过程)与演绎(严格的数学推演)得到一系列的热力学方程式和结论,用以解决物质变化(p、V、T变化、相变、化学变化)过程的能量效应、方向和限度,为上述过程的实现提供最佳的热力学控制条件。 热力学方法的特点是:不涉及物质粒子的内部微观结构,结论严谨。 (2)量子力学方法---------微观的方法 量子力学研究个别微观粒子所遵循的力学规律,得到物质的微观特性,如:分子结构、平动能级、转动能级、振动能级、分子间力等。 (3)统计热力学方法---------从微观到宏观的方法
统计热力学研究大量粒子组成的宏观系统。研究如何由粒子的微观力学性质(分子质量、转动惯量、振动频率)通过求统计概率的方法,得到系统的宏观性质(如热力学能、热容、熵等)。 以上方法对化学化工类学生学习物理化学要求是:掌握热力学方法,理解统计热力学方法,了解量子力学方法。 4.掌握物理化学在热力学归纳演绎中状态函数法、极值法、偏离理想的模型法(如为研究实际气体PVT行为提出理想气体的模型,引出压缩因子的概念,为研究实际液态混合物气-液平衡规律,而提出理想液态混合物的模型,引出活度的概念等)。化学动力学中有研究简单级数反应的线性方法,研究复合反应动力学的稳态近似法和平衡近似等。 5.学会物理化学中采用了反映物质的性质随某些变量发生变化的规律的三种方法: (1)数据列表法:通过列表显示物理量之间的关系(例:H2O在不同温度下蒸汽压数据表)(2)图形法:用曲线或直线表示物理量之间的变化规律(水的气-液平衡p-T图) (3)解析式法:用数学方程式总结出物理量之间的变化规律(Clapeyron-Clasusius方程) 第三部分理论教学内容与要求 第一章绪论及物质的pVT性质(4学时) 绪论内容 ●什么是物理化学 ●物理化学的内容 ●物理化学的研究方法 ●学习物理化学的意义 ●如何学好物理化学 ●物理量的表示及运算 ●教材与参考书 一、本章基本要求 ?掌握理想气体状态方程 ?掌握理想气体的宏观定义及微观模型,掌握分压、分体积概念及计算。 ?理解真实气体与理想气体的偏差、临界现象。 ?掌握饱和蒸气压概念 ?理解范德华状态方程、对应状态原理和压缩因子图,了解对比状态方程及其它真实气体方程。 二、教学内容 1、理想气体及状态方程。 分压定律、分体积定律。 2、真实气体 真实气体与理想气体的偏差、压缩因子方程、范德华方程、维里方程 3、真实气体的液化 真实气体的液化(CO2的p-V图)、临界现象、临界参数、饱和蒸汽压、沸点。 3、对应状态原理及压缩因子图 对比参数、对应状态原理。 用压缩因子图进行普遍化计算。 三、介绍本章理论知识在科研及前沿领域的应用实例。 第二章热力学第一定律(10学时) 一、本章基本要求